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Verfahren und Vorrichtung zur Aufspeicherung und Wiedergewinnung der
Wärme bei Trockenanlagen, durch welche das Trockengut fortlaufend hindurchgeführt
wird Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtungen zur Aufspeicherung
und Wiedergewinnung der Wärme bei Trokkenanlagen, durch welche das Trockengut fortlaufend
hindurchgeführt wird, und bezweckt eine Steigerung des Wirkungsgrades durch praktisch
völlige Niedergewinnung der zugeführten Wärme. Erfindungsgemäß unterwirft man die
Trockenluft der Einwirkung eines einzigen, in einem endlosen Leitungssystem kreisenden
Wärme- und Kühlmittels, welches nach seiner Erwärmung in Berührung mit immer kälteren
Teilen der Trockenkammer gebracht wird, um seine Wärme abzugeben und nach seiner
Abkühlung zu immer wärmeren Teilen der Trockenkammer strömt, um eine Kühlwirkung
auszuüben. Die zur Ausführung des neuen Verfahrens dienende, Trockenanlage besteht
aus einem langgestreckten Kanal mit längsverlaufenden, an ihren Enden in Verbindung
stehenden und Umlaufsysteme bildenden Heiz- und Kühlrohren, an denen die Trockenluft
in senkrecht zur Längsrichtung des Trockenkanals liegenden Ebenen im Kreislauf vorbeiströmt
und die von den Heizrohren aufgenommene Wärme an das Trockengut abgibt, während
gleichzeitig der Wärmeinhalt der verdampften Feuchtigkeit durch Kondensation an
den Kühlrohren wiedergewonnen wird. Von besonderem Vorteil ist es, die Wände des
Trockenkanals ganz oder teilweise als Hohlkörper zur Führung des Heiz- bzw. Kühlmittels
auszubilden. Die Heizvorrichtung für das kreisende Heiz- und Kühlmittel kann am
Austrittsende des Trockenkanals oder am Eintrittsende desselben oder in der Mitte
eingebaut sein. Vorzugsweise sind in dem Trokkenkanal zwei oder mehrere Umlaufsysteme
zum Erwärmen und Abkühlen der Trocken. Luft vorgesehen, wobei diese Systeme gemeinsame
oder verschiedene Heizvorrichtungen oder beide Anordnungen besitzen. Das zum Erwärmen
und Abkühlen bestimmte Umlaufsystem ist vorzugsweise offen und steht durch eine
oder mehrere Leitungen mit der Außenluft in Verbindung. Das genannte Umlaufsystem
kann jedoch auch geschlossen sein, so daß die Temperatur bei Verwendung von Flüssigkeiten
über deren Siedepunkt bei Atmosphärendruck erhöht werden kann. Zur Regelung der
Temperatur des Kühlmittels ist das zum Erwärmen und Abkühlen bestimmte Umlaufsystem
mit Zutritts- und Austrittsleitungen versehen. Das Umlaufsystem kann mit einer Kühlvorrichtung
an einer geeigneten Stelle der Umlaufleitung versehen sein, um das kreisende Kühlmittel
durch Einwirkung eines kälteren Mediums mittelbar zu kühlen.
Bei
den bekannten Trockenanlagen bilden die Heizvorrichtungen für die Wärmeflächen und
die Kühlvorrichtungen für die Kühlflächen ganz verschiedene Systeme, die je für
sich betrieben werden. Hierbei entstehen große Verluste dadurch, daß die Wärmemengen,
die bei der Verdichtung des Wasserdampfes vom Kühlmittel gebunden werden, mit diesem
verlorengehen. Da die Verdampfungswärme ihrer Menge nach etwa fünfmal größer ist
als jene Wärmemenge, die zur Erwärmung von Wasser bis auf den Siedepunkt erforderlich
ist, wird offenbar der größte Teil der in der Trockenanlage verbrauchten Wärme zum
eigentlichen Verdampfen benötigt. Da ferner der ganze oder wenigstens der größte
Teil dieser Verdampfungswärme dann an das Kühlmedium abgegeben wird, ist leicht
zu ersehen, um welche erheblichen Wärmeverluste es sich hier handelt. Auch bei den
zweckmäßigsten Trockenanlagen dieser Art, wo Verluste durch Strahlung und durch
Wärme, die mit dem Trockengut und dem Verdichtungswasser verlorengeht, soviel wie
möglich herabgesetzt sind, findet man einen höheren Wärmeverbrauch als einem Kilogramm
Dampf für ein Kilogramm aus dem Trockengut ausgetriebenes Wasser entspricht. Dieser
erhebliche Dampf- bzw. Wärmeverbrauch findet seine Erklärung in den in vorstehendem
angegebenen Wärmeverlusten durch das Kühlmittel.
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Durch die Erfindung werden diese Verluste auf ein Minimum gebracht.
Die für die Wasserverdampfung verbrauchte Wärme wird nämlich fortwährend derart
zurückgewonnen, daß ein und dasselbe Medium bald als Wärmemittel für die Wärmeflächen
und bald als Kühlmittel für die Kühlflächen dient, dadurch, daß es nach Erwärmen
in Leitungen, die den Wärmeflächen zugehören, von wärmeren zu immer kälteren Teilen
des Trockenraums strömt, wodurch es infolge seiner höheren Temperatur im Verhältnis
zu jedem Teil Wärme an den betreffenden Teil abgibt, und, nachdem es den kältesten
Teil des Raumes erreicht hat, wo es gegebenenfalls noch abgekühlt wird, als Kühlmittel
in Leitungen, die den Kühlflächen zugehören, von kälteren zu immer wärmeren Teilen
des Trockenraums strömt, wodurch es infolge seiner niedrigeren Temperatur im Verhältnis
zu jedem Teil Wärme von dem betreffenden Teil aufnimmt und immer mehr Wasser
ausscheidet, bis es schließlich den wärmsten Teil des Trockenraums erreicht, wo
es noch erwärmt und in die Leitungen der Wärmeflächen eingeführt wird, worauf sich
der Kreislauf wiederholt. Die Absicht ist also, daß das Wärmemittel in einem geschlossenen
System in dem ebenfalls geschlossenen Trockenraum zirkulieren soll. Theoretisch
sollten deshalb die Wärmeverluste bei einer nach dieser Erfindung betriebenen Anlage
auf die Wärmemenge beschränkt werden können, die durch Wärmeleitung und mit dem
austretenden Trockengut und Kondensat abgeführt wird. Die Erfindung (ermöglicht
also einen erheblichen Fortschritt hinsichtlich der Verbilligung des Betriebs bei
Trockenanlagen, was nicht nur innerhalb der Gebiete, wo man hauptsächlich auf künstliches
Trocknen angewiesen ist, z. B. in der Textil-, Zellstoff-, Papier- und Tonwarenindustrie,
sondern auch dort, wo man bisher aus ökonomischen Gründen künstliches Trocknen nicht
mit Vorteil hat verwenden können, z. B. bei der Herstellung von trockenen Brennstoffen
aus stark wasserhaltigen Rohprodukten, wie Torf, Sägemehl u. dgl., von Bedeutung
ist. Auch in der Holzindustrie und in der Landwirtschaft ist die Erfindung mit Vorteil
anwendbar, weil hier ein verbilligtes künstliches Trocknen, besonders für Länder
mit feuchtem Klima, eine nationalökonomische Frage von großer Bedeutung ist.
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Auf der Zeichnung werden als Ausführungsbeispiele einige Vorrichtungen
zur Ausführung des neuen Verfahrens dargestellt. Abb. i stellt einen Längenschnitt
und Abb. z einen Querschnitt durch eine Ausführungsform dar. Abb. 3 stellt eine
Einzelheit dar. Abb. 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform, und zwar Abb. 4
einen Längenschnitt nach der Linie A-A und B-B von Abb. 5, und Abb. 5 einen Querschnitt.
Abb.6, ? und 8 stellen eine dritte Ausführungsform dar, und zwar Abb. 6 einen waagerechten
Schnitt und Abb. 7 einen senkrechten Schnitt längs der Linien B-B bzw. C-C von Abb.8.
Abb. 8 zeigt einen Querschnitt längs der Linie D-D von Abb. 7. Abb. 9 zeigt Zirkulationsschemata
für das Wärme- bzw. Kühlmittel. Abb. i o zeigt einen Längsschnitt, und Abb. I I,
i z und 13 zeigen Querschnitte !einer vierten Ausführungsform.
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Der eigentliche Trockenraum besteht aus einem langgestreckten Kanal
i, durch welchen das Trockengut auf Wagen oder auf andere Weise von einem Ende nach
dein anderen hindurchgefördert wird. In der Längsrichtung des Kanals sind bei den
Ausführungsformen nach Abb. i bis 8 teils Heizrohre a, teils Kühlrohre 3 derart
vorgesehen, da.ß die Trockenluft, die von der Schwerkraft oder von einem oder mehreren
Ventilatoren 4 o. dgl. getrieben wird, in Ebenen zirkuliert, .die hauptsächlich
senkrecht zur Längsrichtung der Trockenanlage liegen und an den Heizrohren, dem
Trockengut, den Kühlrohren vorbei nach den Heizrohren zurückströmt. Diese sind an
beiden Enden der Trockenanlage mit den Kühlrohren verbunden, wodurch
eine
oder mehrere Zirkulationsleitungen entstehen, durch welche das sowohl zum Erwärmen
als zum Abkühlen dienende Medium entweder selbsttätig zirkuliert oder von einer
Pumpe, einem Ventilator o. dgl. gefördert wird, und daß Wärme durch Dampf, Rauchgase
o. dgl. dem in die Heizrohre eintretenden Medium zugeführt wird. Zum Erhitzen des
Wärmemittels kann die Trockenanlage also beispielsweise mit einer oder mehreren
Rohrschlangen 5 (Abb. i, ¢ und 7) oder einem Rohrsystem für Rauchgase, wie in Abb.3
veranschaulicht, versehen sein. Die Rohre sind dort mit 6 und die Feuerung mit 7
bezeichnet. In beiden Fällen erfolgt das Erwärmen in einem Kanal 8, welcher die
Verbindung zwischen den Kühlrohren und den Heizrohren bildet. Als Wärmemittel kann
Luft, Wasser, Wasser gemischt mit anderen Stoffen, usw. verwendet werden.
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Die Heizvorrichtung für das Wärmemittel kann an verschiedenen StelleninderTrockenanlage
verlegt werden. Um dies zu erklären, wird auf Abb. 9 hingewiesen, wo der Trockenraum
mit a bezeichnet ist und das Eintrittsende durch einen Pfeil angedeutet wird. Die
Heizvorrichtung, dargestellt durch ein kleines Rechteck, kann am Austrittsende des
Trockenguts (Schema b) vorgesehen sein, wobei die Heizrohre sich nach dem entgegengesetzten.
Ende in der Trockenanlage und die Kühlrohre von diesem Ende nach dem Austrittsende
des Trockenguts zurück erstrecken. Derart ausgeführt wird die Anlage in Abb. i veranschaulicht,
wo das Eintrittsende links liegt. Die Vorrichtung kann umgekehrt in der Nähe von
dem Eintrittsende des Trockenguts (Schema c) vorgesehen sein, wobei die Heizrohre
sich nach dem entgegengesetzten Ende der Trockenanlage und die Kühlrohre von diesem
Ende nach dem Eintrittsende des Trockenguts erstrecken. Die Vorrichtung kann weiter
in der Nähe der Mitte der Trockenanlage vorgesehen sein, wobei die Heizrohre sich
entweder nach dem Eintrittsende des Trockenguts (Schemad) oder nach dem Austrittsende
(Schemaa) erstrecken, wobei im ersten Falle die Kühlrohre vom Eintrittsende des
Trockenguts nach dem Austrittsende desselben und von dort nach der Heizstelle oder
im zweiten Fall in gerade entgegengesetzter Richtung laufen. Man kann auch in derselben
Trockenanlage zwei oder mehrere Zirkulationssysteme zum Erwärmen und Abkühlen anordnen,
wobei diese gemeinsame oder verschiedene Heizvorrichtungen oder -stellen (Schema
f bzw. g), gegebenenfalls beide (Schema h) aufweisen können.
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Das Zirkulationssystem kann entweder offen sein, d. h. durch eine
oder mehrere Leitungen in Verbindung mit der Außenluft stehen oder geschlossen angeordnet
werden. Im ersteren Falle wird erzielt, daß die Temperatur des Wärmemittels, wenn
es eine Flüssigkeit ist, nach oben durch den Siedepunkt der Flüssigkeit bei Atmosphärendruck
begrenzt wird. Im letzteren Fall wird erzielt, daß die Temperatur auch bei Verwendung
von Flüssigkeiten als Wärmemittel über ihren Siedepunkt bei Atmosphärendruck erhöht
werden kann. Um die Temperatur des abkühlenden Mediums je nach Bedarf erniedrigen
zu können. ist es zweckmäßig, das Zirkulationssystem mit einem Zutritt und einem
Austritt zu versehen. Ferner kann man das Zirkulationssystem mit einer Kühlvorrichtung
an geeigneter Stelle der Zirkulationsleitung versehen, wo das zirkulierende Medium
durch kälteres Medium indirekt abgekühlt wird, damit die Temperatur des abkühlenden,
zirkulierenden Mittels dadurch erniedrigt werden kann. Eine solche Kühlvorrichtung
kann beispielsweise bei io in Abb. i, also an der kältesten Stelle der Zirkulationsleitung
angeordnet werden.
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Wie schon erwähnt, muß die Trockenluft derart zirkulieren, daß sie
in der Richtung von den Heizrohren an dem Trockengut vorbei nach den Kühlrohren
strömt. Bei den in Abb. i, 2, ¢ und 5 dargestellten Trockenanlagen kann man mittels
Ventilator o. d-1. die Zirkulationsrichtung der Trockenluft umkehren, wenn man gleichzeitig
die Zirkulationsrichtung des Wärmemittels derart verändert, daß die Heizrohre in
Kühlrohre und die Kühlrohre in Wärmerohre umgewandelt werden. Bei der in Abb. 6,
7 und 8 dargestellten Anlage ist eine solche Anordnung getroffen, daß man durch
Umstellung der Klappe i i die Zirkulationsrichtung der Trockenluft ohne Änderung
der Zirkulationsrichtung des Wärmemittels umkehren kann. Hier kann die Trockenluft
durch besondere Kanäle zwei verschiedene Wege durch die Trockenanlage mittels der
Klappen i i und Ventilator 12 geleitet werden, die in diesen Kanälen angebracht
sind. Bei der Klappenstellung, die in Abb.6 mit Strichlinien gezeigt wird, strömt
die Trockenluft vom Trockenraum i den Weg x (Abb.8), y (Abb.6), durch den Ventilator
12, weiter aufwärts den Weg z an den Kühlrohren 3 und den Heizrohren 2 (Abb. 8)
vorbei, abwärts auf der anderen Seite der Klappe und weiter den Weg a nach dem Trockenraum
zurück. Bei der Umstellung der Klappe in die mit strichpunktierten Linien dargestellten
Lage geht dagegen die Luft den entgegengesetzten Weg durch den Trockenkanal, aber
in derselben Richtung an den Rohren 3 und 2 vorbei. Um einer selbsttätigen Zirkulation
in der Längsrichtung des Trockenkanals vorzubeugen, kann der Kanal
mittels
querlaufender Wände in angemessener Entfernung voneinander abgeteilt werden.
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Bei der in Abb. io bis 13 dargestellten Ausführungsform ist der Trockenkanal
rohrförmig, und die Wände sind als Leitungen, 2 und 3 für das Wärme- bzw. das Kühlmedium
ausgebildet und bilden also selbst die erforderliche Heiz- bzw. Kühlfläche im Kanal.
Mittels einer Schraubenvorrichtung 15 wird das Wärmemittel in der mit dem
Pfeil angedeuteten Richtung an der Heizvorrichtung vorbeigetrieben, welche auch
hier mittels einer Rohrschlange 5 angedeutet ist, die am Ende des Trockenkanals
gegenüber dem Eintrittsende angeordnet ist. In diesem sind die Heiz- und Kühlvorrichtungen
vereinigt (s. Abb. i i). Diese Trockenvorrichtung ist für Trockengut in der Form
von Pulver, Korn o. dgl., ` z. B. Sägemehl, bestimmt. Zu diesem besonderen Zweck
ist sie mit Schütttrichter 16 am Eintrittsende und einer Förderschraube 17 versehen,
mittels welcher das Trockengut an das Austrittsende gebracht wird.
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Im Auslaß ist eine Klappe 18 angeordnet. Das von den Kühlflächen
abgeschiedene Wasser fließt in Rinnen i 9 ab.